СПОСОБ ВЫПУСКА-УБОРКИ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКОГО ЦИЛИНДРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F15B15/16 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в грузоподъемных механизмах станкостроения, прессовом оборудовании, а также в авиационной технике, в космических аппаратах, например, для выдвижения солнечных батарей, для управления манипулятором и в других областях техники, где требуется перемещение конечного звена больше, чем габариты устройства.

Известен способ выпуска-уборки телескопического цилиндра, включающий в себя следующий порядок выполнения операций: рабочую среду под давлением подают в поршневые полости секций цилиндра и одновременно приводят во вращение приводной винт, телескопическую секцию третьей ступени перемещают на выдвижение, расфиксируют секцию второй ступени относительно первой, перемещают на выдвижение секцию второй ступени, расфиксируют секцию первой ступени относительно корпуса, перемещают на выдвижение первую секцию, удерживают нагрузку, соединяют со сливом поршневые полости секций, реверсируют приводной винт, перемещают на уборку последовательно секции первой, второй, третьей ступеней.

К недостаткам известного способа можно отнести уменьшенную грузоподъемность при выдвижении секции второй и третьей ступеней, отсутствие фиксации этих секций при авирайном сбросе давления рабочей среды.

Известен телескопический цилиндр, содержащий корпус с крышкой, полые поршни с штоками, концентрично установленные в корпусе с образованием поршневых и штоковых полостей, каналы для подвода и отвода рабочей среды в поршневые полости, поворотный винт с кольцевой проточкой, имеющей диаметр меньше диаметра внутренней поверхности резьбы винта, причем поршни снабжены гайками, установленными в них для взаимодействия с винтом с возможностью ограниченного осевого перемещения и подпружиненными относительно поршней, и выполнены зафиксированными от поворота относительно корпуса и гаек, винт может иметь центрирующий хвостовик.

К недостаткам цилиндра можно отнести уменьшенную грузоподъемность при выдвижении секций второй и третьей ступеней, отсутствие фиксации этих секций при аварийном сбросе давления рабочей среды.

Предложенное решение в отличии от известных реализуется в результате изменения порядка выполнения операции в следующем виде: приводят во вращение приводной винт, приводной винт взаимодействует с гайкой, размещенной в штоке последней ступени, перемещают на выдвижение шток последней ступени до упора с штоком последней ступени и одновременно фиксируют шток последней ступени относительно штока предыдущей ступени, обеспечивают взаимодействие приводного винта с гайкой, расположенной в штоке предыдущей ступени до упора с штоком последующей ступени, и одновременно выводят из взаимодействия приводной винт и шток последней ступени. Далее операции по выдвижению повторяются в зависимости от количества ступеней цилиндра: реверсируют приводной винт, перемещают на уборку шток первой ступени, вводят во взаимодействие приводной винт с гайкой, размещенной в штоке последующей ступени, перемещают на уборку шток последующей ступени совместно с штоком первой ступени до исходного положения первой ступени, расфиксируют шток последующей ступени относительно первой ступени и одновременно фиксируют шток первой ступени относительно корпуса, далее операции по уборке штоков повторяют в зависимости от количества ступеней цилиндра с той лишь разницей, что остальные штоки за исключением штока последней ступени в убранном положении фиксируют относительно друг друга, и также в результате применения приводного винта, имеющего возможность взаимодействия одновременно с каждой предыдущей и последующей секцией цилиндра на начальном этапе выдвижения последующей секции после фиксации секций относительно друг друга, обеспечивается максимальное усилие при выдвижении любого заданного количества секций телескопического цилиндра при неизменном расходе энергоносителя и фиксация секций цилиндра в любой заданный момент выдвижения секций или при отключении энергоносителя.

Выше указанное явно не следует из известных технических решений.

В предлагаемом устройстве приводной винт выполнен с возможностью взаимодействия одновременно с каждой предыдущей и последующей секциями цилиндра, зафиксированными относительно друг друга, что позволяет обеспечивать выдвижение обеих ступеней с максимальным усилием, развиваемым цилиндром, такое техническое решение явно не следует из ранее известных.

На фиг. 1 показан телескопический цилиндр в исходном положении; на фиг. 2 то же, после выдвижения штока последней ступени, фиксации его с штоком предыдущей ступени и на начальном этапе выдвижения предыдущей секции; на фиг. 3 то же, с полностью выдвинутыми штоками; на фиг. 4 то же, с штоками, выдвигаемыми в противоположных направлениях одним приводным винтом; на фиг. 5 то же, с фиксацией от проворачивания штока последней ступени с помощью телескопических секций, соединяющих шток последней ступени с корпусом; на фиг. 6 то же, с запорными элементами фиксаторов осевых перемещений, выполненными за одно целое с телескопическими секциями фиксатора от проворачивания штоков.

Телескопический цилиндр содержит корпус 1 с крышкой 11, приводной винт 16, шток 2 с поршнем и гайкой 10, шток 4 с поршнем 5 и гайкой 9, шток 6 с поршнем 7 и гайкой 8, фиксатор 14 штока 2 относительно корпуса 1 и штока 4, фиксатор 15 штока 4 относительно штока 2 и штока 4, запорный элемент 12 фиксатора 14, запорный элемент фиксатора 15, штоки 2, 4, 6, зафиксированы от проворота относительно корпуса 1 шпонками, установленными на охватывающих поверхностях штоков корпуса, и шпоночными канавками, выполненными на наружной поверхности штоков. Приводной винт 16 с гайками 8 10 может образовывать шариковые пары, фиксация от проворота штока 6 может быть выполнена в виде телескопических секций, имеющих возможность осевого перемещения и соединяющих шток 6 с корпусом 1, запорные элементы 12, 13 могут быть объединены с соответствующими секциями телескопического фиксатора от проворота штоков, приводной винт 16 может иметь возможность взаимодействия одновременного с штоками двух направлений выдвижения, причем резьба на конце штока 16, взаимодействующем с штоками противоположного направления, может быть выполнена также в противоположном направлении с одинаковым или разным шагом. Поршни штоков могут иметь возможность взаимодействия с рабочей средой под давлением и одновременно с приводным винтом при выдвижении и уборке всех штоков цилиндра.

Телескопический цилиндр работает следующим образом.

Приводится во вращение приводной винт 16, и взаимодействуя с гайкой 8, закрепленной в поршней 7 штока 6, выдвигает шток 6 до упора поршня 7 с штоком 4, начинается совместное выдвижение штоков 6 и 4. При перемещении штока 4 относительно штока 2 фиксатор 15 вытесняется в углубление штока 6, при дальнейшем перемещении штока 4 совместно с штоком 6 запорный элемент 13 перемещается в осевом направлении и запирает фиксатор 15 в штоках 4 и 6, одновременно (в начале выдвижения штока 4 совместно с штоком 6) приводной винт 16 начинает взаимодействовать с гайкой 9, закрепленной в поршне 5 штока 4, и происходит совместное выдвижение штоков 4 и 6 при одновременном взаимодействии винта 16 с гайками 8 и 9, закрепленными соответственно в поршнях 7 и 5, затем приводной винт 16 выходит из взаимодействия с гайкой 8 и происходит совместное выдвижение штоков 4 и 6 при взаимодействии приводного винта 16 с гайкой 9 до упора поршня 5 с штоком 2. Затем операции по выдвижению штоков повторяются в зависимости от количества ступеней цилиндра. При выдвижении штока первой ступени (штока 2) до упора поршня 3 с корпусом срабатывает предохранительная муфта или концевой выключатель.

При уборке штоков выполняется реверс приводного винта 16 и уборка начинается с штока 2 первой ступени, находящегося в постоянном контакте с приводным винтом 16. В конце обратного хода штока начинается взаимодействие приводного винта 16 с гайкой 9 штока 4 и затем приводной винт 16 выходит из взаимодействия с гайкой 10 штока 2 и шток 2 перемещается в исходное положение при взаимодействии приводного винта 16 с гайкой 9 штока 4, при дальнейшем перемещении штока 4 фиксатор 14 вытесняется штоком 4 в углубление корпуса 1 и одновременно расфиксируется шток 4 относительно штока 2 и начинается уборка штока 4, далее операции по уборке штоков повторяются в зависимости от количества ступеней цилиндра.

При подаче рабочей среды под давлением в поршневые полости штоков рабочая среда и одновременно приводной винт перемещают на выдвижение все ступени цилиндра. При подаче рабочей среды под давлением в полости, образованные штоками, поршнем убираемого штока, рабочая среда и одновременно приводной винт перемещают на уборку все ступени цилиндра, при этом применяются герметичные конструкции фиксаторов для фиксации штоков в выдвинутом положении, в убранном положении штоки могут фиксироваться, например, запиранием рабочей среды в полости, образованной штоками и поршнем фиксируемого штока.

Изобретение используется в телескопических цилиндрах грузоподъемных механизмах, станкостроении, прессовом оборудовании, авиации, в космических аппаратах, например, для выдвижения солнечных батарей. Сущность изобретения заключается в обеспечении максимального усилия выдвижения всех ступеней цилиндра при неизменном расходе энергоносителя и фиксации цилиндра в любой момент выдвижения ступеней цилиндра за счет изменения порядка выполнения операций и применения приводного винта, имеющего возможность взаимодействия одновременно с каждой предыдущей и последующей секциями цилиндра на начальном этапе выдвижения последующей секции после фиксации секций относительно друг друга. 1 с. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ выпуска-уборки телескопического цилиндра, заключающийся в перемещении секций цилиндра вращающимся приводным винтом одновременно с предыдущей секцией на начальном этапе выдвижения последующей секции, отличающийся тем, что последующую секцию предварительно поднимают фиксаторами, например шариками, до момента стыковки витков резьбы винта и гайки последующей секции. 2. Телескопический цилиндр, содержащий корпус с крышкой, приводной винт, гайки, штоки с поршнями, запорные элементы с фиксаторами, отличающийся тем, что он снабжен фиксатором взаимного поворота штоков, выполненным телескопическим, включающим, например, шпоночные соединения, каждая секция которого жестко соединена с запорными элементами. 3. Цилиндр по п.2, отличающийся тем, что фиксаторы выполнены в виде шариков, в сопряженных фиксируемых деталях выполнены конусные канавки равных размеров и глубины для обеспечения при работе приводного винта плавного перехода на фиксирование пары деталей.